Методическая статья

Стимуляция блуждающего нерва как инструмент, чтобы побудить пластичность Подготовка актуальным для вымирания обучения

23.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/53032

⸱

21 августа 2015 г.

 ,  ,  , 
1School of Behavioral and Brain Sciences, The University of Texas at Dallas

В этой статье

Краткое содержание

Стимуляция блуждающего нерва (ВНС) появился в качестве инструмента, чтобы вызвать адресную синаптическую пластичность в переднем мозге, чтобы изменить выбор поведения. Этот протокол описывает, как реализовать ВНС содействовать консолидации страха вымирания памяти.

Аннотация

Extinction описывает процесс ослабления поведенческих реакций на нейтральные стимулы, когда они больше не обеспечивают подкрепление, которое поддерживало поведение. Существует тесная связь между страхом и тревожностью человека, и поэтому исследования обучения угасанию могут дать представление о биологической природе тревожных расстройств, таких как посттравматическое стрессовое расстройство, и помочь в разработке стратегий их лечения. Доклинические исследования направлены на то, чтобы помочь обучению вымиранию и вызвать целевую пластичность в цепях вымирания для консолидации вновь сформированной памяти. Стимуляция блуждающего нерва (VNS) — это мощный подход, который обеспечивает плотное высвобождение нейротрансмиттеров во время виски и цепей, что приводит к модуляции нейронных сетей, участвующих в выполнении текущей задачи. VNS усиливает консолидацию памяти как у крыс, так и у людей, а сочетание VNS с воздействием условных сигналов усиливает консолидацию обучения у крыс. Здесь мы предоставляем подробный протокол подготовки деталей по индивидуальному заказу и хирургических процедур, необходимых для VNS у крыс. Используя этот протокол, мы показываем, как VNS может способствовать исчезновению условных реакций страха в задаче на обусловливание слухового страха. Кроме того, мы предоставляем доказательства того, что VNS модулирует синаптическую пластичность в пути между инфралимбической (IL) медиальной префронтальной корой и базолатеральным комплексом миндалевидного тела (BLA), который участвует в экспрессии и модуляции памяти угасания.

Введение

Классическая кондиционирования страх обеспечивает широко используется животную модель для изучения биологических основ тревожных расстройств. Во время страх кондиционирования, отвращение раздражитель (безусловный раздражитель, США, например, Footshock) представлена ​​в сочетании с нейтральным стимулом, например, тона и / или контексте (условный раздражитель; CS). Во время страх кондиционирования, ассоциации между CS и США формируются. В конце концов презентация CS одиночку вызывает реакцию страха (условный рефлекс; CR). В страхе исчезновения, CS повторно представлены в отсутствие США, в результате чего CR постепенно уменьшается 1. Таким образом, исчезновение условного страха активный процесс, в котором страшные поведенческие реакции в нейтральных раздражителей ослабляется, когда они больше не прогнозируют отвращение результатов. Вымирание условных реакций требует консолидации новых воспоминаний, которые конкурируют с учеными объединений. Отличительной чертой тревожных расстройств является ИТПМIRED вымирание 2-4. Таким образом, исчезновение условного страха на животных моделях служит важным парадигмы как для тормозного обучения и в качестве модели поведенческой терапии расстройств 5,6 тревожных человека.

Потому что есть тесная между страхом и тревогой человека, он думал, что эти исследования могут дать представление о биологической природе тревожных расстройств, связанных с такими, как посттравматический стресс и поможет разработать стратегии, чтобы лечить их. Важной задачей доклинических исследований является помощь исчезновения обучения и побудить целевую пластичность вымирания схем консолидации исчезновения обучения. Блуждающий нерв стимуляции (ВНС) является минимально инвазивной neuroprosthetic подход, который может быть использован для обеспечения плотно временную и схемы конкретных модуляции областей головного мозга и синапсов, участвующих в текущей задаче. Серия недавних исследований с группой Майкла Kilgard в университете Техаса в ДалласеПоказано, что спаривание ВНС с дискретными сенсорными или моторных раздражителей (например, тон или рычаг тянуть) является весьма эффективным в продвижении корковой пластичности для лечения шума в ушах 7, или для преодоления дефицита моторных следующие инсульта 8-10. Кроме того, не контингент ВНС, что происходит в течение короткого временного окна, узнав же способствует корковой пластичности и усиливает консолидацию памяти у крыс и у человека 11-13.

Учитывая роль блуждающего нерва в парасимпатической пути, это не удивительно, что она может участвовать в модуляции воспоминания и синаптическую пластичность. Высоко эмоциональные события, как правило, производят сильные воспоминания, чем не-эмоциональные воспоминания. Это, вероятно, связано с влиянием стрессовых гормонов на консолидации памяти. Posttraining администрация гормона стресса адреналина повышает консолидации памяти в человека и нечеловеческих животных, но адреналин не проникает через гематоэнцефалический барьер 14, 15 . Таким образом, стресс-индуцированный выброс адреналина должен повлиять на мозг косвенно повышения консолидации памяти. Сильный данные свидетельствуют о том, что блуждающий нерв может быть связь между циркулирующим и адреналина в головном мозге. Мияшита и Уильямс 16 обнаружили, что системное введение адреналина увеличивается блуждающим нервом стрельбу, и увеличенные уровни норадреналина в миндалине 17. Системное введение адреналина не способствует консолидации памяти, когда β-адренорецепторов блокируются в миндалине 18 предполагая, что блуждающий нерв играет важную роль в пути, который превращает эмоционально возбуждающих опытом в долгосрочной памяти.

Таким образом, спаривание ВНС обучение имеет потенциал для повышения мозговые изменения, которые поддерживают консолидацию памяти и воздействия условных сигналов при отсутствии подкрепления усиливает консолидацию исчезновения обучения у крыс 19,20. Здесь мы опишем использование ВНС аса инструмент для продвижения корковой пластичности и облегчить вымирание условного реакции страха.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Все процедуры, описанные в этом протоколе осуществляется в соответствии с Руководством по NIH по уходу и использованию лабораторных животных, и они были одобрены уходу и использованию комитета Институциональная животных из Университета Техаса в Далласе в.

1. Строительство ВНС Манжеты

  1. Создать бурового инструмента по отпиливания острый конец иглы 22 G ½.
  2. Запустите Теперь тупой конец 22 ½ G иглы над файлом металла несколько раз, чтобы выровнять его. Удерживая иглу на 45 ° углом к ​​файл и запустить его несколько раз по сравнению с файлом, вращая его. Это приведет к тому металла становятся тоньше и свертывать внутрь. ВНИМАНИЕ: Вставьте кончик скальпеля в срез иглы и поверните вниз с некоторой силой, чтобы развернуть металла.
  3. Используйте увеличительное бинокль, для оставшихся шагов в разделе 1.
  4. Использование скальпеля (10 или 15 лезвие) сократить 4 мм сегменты труб.
  5. Поместите один 4 мм сегмент наднебольшой сверло или другой инструмент в форме аналогично. Это держать трубку в месте в то время как манипулируют.
  6. Дрель 4 отверстия в насосно-компрессорных труб (рис 1А). Отверстия должны сделать четыре точки 2 мм на 2 мм квадрат и должны быть чистыми, без шероховатостей.
    Примечание: буровой инструмент должен быть заточка (шаг 1.2) каждые 2 или 3 отверстия. Сложность этой стадии почти наверняка из-за бурового инструмента, который не достаточно острым.
  7. С трубки еще на буровом долоте, использовать скальпель, чтобы вырезать трубки по длине между отверстиями так, что два отверстия в конечном итоге по обе стороны разреза (Фиг.1В).
  8. Использование швейную иглу и шовный нить, пройти шов через отверстия, чтобы создать оснастку для окончательного размещения манжеты вокруг блуждающего нерва. Начнем с иглой внутри манжеты и передать его через одно из отверстий, а затем вернуться через соседний отверстие с внешней стороны (рис 1С). Свяжите thread вместе ~ 2 см от пластика, так что трубки и нити сделать треугольник. Разрешить ~ 8 см нити после узел и обрезать. Повторите процесс для отверстия на противоположной стороне разреза. Трубка готов к проводной.
  9. Подготовьте провода для манжет.
    1. Вырезать платины иридий провод в 70 сегментах мм.
    2. Использование лучших наконечник для ювелирной горелки, создать острый пламя с синим центром, который, как изысканный, насколько это возможно, и использовать его, чтобы лишить ~ 1 см пластиковым покрытием из проволоки. Нанесите синий центр пламени раздели конце провода, чтобы создать маленький мяч. Нанесите синий центр пламени до нескольких точек раздели части предохранитель семь прядей вместе. Провод в этих местах появятся чудить.
    3. На противоположном конце проволоки, применить синий центр пламени до конца, чтобы создать маленький шарик. Минимизировать зачистки пластика на этом конце.
  10. Разводка манжету (рис 1D).
    ПРИМЕЧАНИЕ: StePS В разделе 1.10 должно быть сделано под увеличительным бинокль.
    1. Лента манжеты вниз, используя нити так, что она ориентирована с разрезом работает в горизонтальном положении. Потяните темы плотно, так что манжета распахнул, а затем лента вниз темы.
    2. Возьмитесь за сжатой конец раздели стороны подготовленного провода с # 5 пинцетом и протолкнуть в правом нижнем отверстии. Потяните щипцы из отверстия, оставляя конец провода в середине манжеты.
    3. Повторное понять сжатой конец оголенного провода (в настоящее время в середине манжеты) и толкать ее через отверстие верхнем правом. Потяните щипцы из отверстия, оставляя провод прошло полностью через манжеты и свободно на верхней стороне манжеты.
    4. Re-схватить сжатой конец оголенного провода (сейчас вне манжеты на верхней стороне) и вставьте его обратно через правом верхнем отверстие с внутренней стороны. Продолжайте делать так, пока провод не надежно на месте: испытание, дергая на противоположном конце провода.
      ПРИМЕЧАНИЕ:Во время этого процесса важно, чтобы дифференцировать зачищенные / изолированный части проволоки. Провод, который, в конечном счете расположен в '' корыто манжеты должны быть удалены, но все ниже нижних отверстий (за пределами манжеты на нижней части) должны быть изолированы. Это гарантирует доставку тока только блуждающего нерва.
    5. Возьмитесь сжатой конец изолированной стороне и толкать ее через отверстие нижней правой с внутренней стороны манжеты, петли вокруг один раз.
    6. Повторите этапы 1.10.2 1.10.5 - на левой стороне манжеты так, чтобы два провода в конечном итоге прикреплены к трубке, один на правой стороне и один на левой стороне.
    7. Поместите золотую булавку в руку руку помощи с отверстием вверх. Заполните отверстие с потоком.
    8. Припой изолированный конец провода (теперь прикреплен к манжете) в выводе.
    9. Разрешить припоя остыть, а затем расплавить его еще раз. Это обеспечивает хорошее соединение между концом провода и INside пальца. Применить больше припой, если это необходимо. Повторите для второй провод.
    10. С выводами работает справа, отметьте верх манжеты с постоянным маркером. Также отмечают золотую булавку, прикрепленную к верхней свинца.

2. Строительство Headcap для ВНС ввода Сайта

  1. Вырезать 30 мм сегменты 26 AWG медного провода. Полоса небольшую часть на каждом конце.
  2. Вырезать узкий конец от сыпучих золотые булавки и припаять зачищенный конец провода к срез золотого штифт. Создайте два провода / контактов соединения для каждого требуемого входного сайте. Поместите коннектор в руках и помогают припой проволоки конец проволоки / контактный соединения к каждому из двух флюсовых зубов разъема (рис 2G).
  3. Марк один из проводов с шулером. Во время операции, положение имплантата с маркированным проводом ростральнее безымянной проволоки.

3. ВНС хирургии

  1. Создание пользовательских стеклянные инструменты для обработки vaguс нерва во время операции.
    1. Используйте боросиликатного стекла, чтобы вытащить микропипетку так, что она имеет длинные конические наконечник. Если нет пипетки съемник отсутствует, разбить стекло, чтобы создать длинный край.
    2. Держите Неклиновидная конец пипетки с плотной тканью (чтобы предотвратить ожоги) и нажмите коническую / сломанный конец в гладкую огнестойкой поверхности при применении синим пламенем от ювелирного факел с коническим концом. Стекло будет изгибаться, как это запрессованы в поверхность. Применить пламя до тех пор, крючок или J форм формы.
  2. ВНС хирургические процедуры
    1. Сбор и стерилизовать все инструменты. Подготовка санитарных, хирургическое площадь с подогревом.
    2. Обезболить животное кетамином / ксилазина (85 мг / кг, 5 мг / кг, внутрибрюшинно). Оценить глубину анестезии плоскости мониторинга вокализации животного и тянущей рефлексы в ответ на носок и / или хвоста щипать.
    3. Бритье верхней части головы и левой стороны шеи животного. Защитите глаза животного с шахтерааль масло или глазная мазь. Применить йода очистительного раствора марлей, а затем алкоголя марлей к бритыми областях. Повторить один раз.
    4. Вводят 0,05 мл marcaine подкожно в верхней части головы и позволяют болюса разогнать при размещении животное в стереотаксической инструмента.
    5. Используйте скальпель, чтобы сделать разрез в коже на черепе, чтобы разоблачить как лямбда и брегмы. Приготовьте путь для манжеты с помощью тупых щипцы для туннелирования подкожно от разреза на левую сторону в передней части уха к левой стороне шеи.
    6. Потяните разрез сайт с открытым кровоостанавливающих. Использование ватные тампоны, применять перекись водорода для открытой черепа, чтобы удалить оставшиеся ткани.
    7. Использование скальпеля, пробурить две неглубокие отверстия стартера в черепе, чтобы разместить анкерные болты. Они должны быть размещены достаточно далеко друг от друга, чтобы места для имплантата, но не слишком близко к окружающим тканям. Избегайте размещения винтов непосредственно на линии.
      1. С применением насилияPS и отвертку, водить костного винта в оба отверстия. Винты должны быть герметичными в отверстиях, с крышками 2 - 3 мм выше поверхности черепа, чтобы места для акриловой заполнить под и вокруг винтов.
    8. Заполните пространство под, вокруг и между винтами с небольшим количеством акрила, избегая окружающие ткани. Затем поместить большее количество акриловой в середине черепа между двумя винтами.
    9. Захватите имплантат, так отмечен провод ориентированных Ростральные к безымянной проволоки и быстро разместить имплантат в акрила, заботясь, чтобы не получить акрил в контакты золота, застежка области, или входной сайта на вершине. После того, как позиционируется позволяют не устанавливать ~ 5 мин до высыхания. Это также может быть сделано с помощью руку стереотаксической поддержки. Заполните каких-либо трещин или разрывов между имплантатом и череп с низкой вязкостью смеси акрила. Дать высохнуть.
    10. Используйте увеличительное бинокль, для оставшихся шагов в разделе 3.2.
    11. Удалить ее животное из стереотаксического инструмента. Поместите животное на своей правой стороне, вращая ее в сторону брюшной положении.
    12. Сделайте небольшой надрез примерно на левой яремной вены. Кость челюсти и ключицы должна быть примерно на одинаковом расстоянии от разреза. Расширить разрез с помощью тупой диссекции, пока не будет достигнута мышечный слой. В грудино-сосцевидный, грудинно-подъязычный и omohyoid мышцы должны быть видны. Используйте мышцы ретракторы для поддержания сайта открытым.
    13. Продолжить тупой рассекает по естественным борозд между мышцами. Посмотрите на пульсации сонной артерии. Заголовок через мышцу к пульсации покажет сонной артерии. Потяните мышцы обратно с мышечной втягивающим. Оболочка, содержащая сонную артерию также содержит блуждающий нерв. Осторожно тупым рассекают оболочку с ножницами.
    14. Определить блуждающий нерв. Это самый большой нерв в сонной оболочки и, как правило, с животного левой стороне артериино могут быть найдены на любой стороне. Переключитесь на пользовательских инструментов стекла и отделить блуждающий нерв из сонной артерии. Нерв должны быть свободны от любой другой ткани, по крайней мере, 5 мм.
    15. Из разреза на голове, с помощью резьбы на стороне манжеты противоположной проводов, вытащить манжету через предварительно приготовленным подкожной туннель щипцами или небольших кровоостанавливающих. Нажмите его через ткань в месте разреза на шее.
    16. Аккуратно поднимите нерва с использованием стеклянных инструментов и нажать резьбу на стороне манжеты противоположной проводов под нерва. Потяните темы все путем, стараясь не тереть против нерва. Манжета должна быть в непосредственной близости к нерву.
    17. Убедитесь, что манжета ориентированы отмеченной 'ТОП' стороне высшего. Падение нерв в середине манжеты. Теперь нерва должна лежать на обоих проводов в корыто манжеты (рис 2B). Свяжите нити вместе, чтобы закрыть манжету.
    18. На headcap, подключите контакты, подключенные к манжете в контакты золота на входной стимуляции сайте. Подключите отмеченные штифт в золотой нагрудный прикрепленной к самой передней зуба на входе моделирование сайте.
    19. Чтобы убедиться, что манжета правильно стимулирует блуждающий нерв, выполнить прекращение дыхания испытание, подключив стимулятор к входному сайте стимуляции на headcap и работает стимуляции (0,2 мА, 60 Гц, до 10 сек). Дыхание должно кратко остановиться и ЧСС должна снизиться, проверка манжеты функцию.
    20. Безопасный контакты на входе сайте стимуляции с акрилом. Обложка провода и убедитесь, что открытые контакты и провода, не приводят к коротким замыканиям. Используйте акриловые сгладить любые неровности или заполнить любые пробелы. Дать высохнуть.
    21. Шов закрыл оба сайты разреза. Вводите 0,05 мл подкожно marcaine возле шеи разреза. Применить мазь с антибиотиком, чтобы разрез сайтов. При желании, оставить мужской разъем на месте на входной стимуляции сайта наВо избежание повреждения или непроходимость во время процесса заживления.
    22. Отнеситесь с антибиотиком и следовать стандартной послеоперационный уход включая соответствующую обезболивания. Вернуться животных животных жилья объекте после восстановить подвижность. Разрешить 5 дней для восстановления. Для обеспечения максимальной долговечности и функции headcap, дом животных отдельно в течение оставшейся части эксперимента.
      Примечание: Sham-ВНС крыс проходить ту же операцию, однако схема предназначена для короткого на уровне headcap (т.е. headcap имплантируется и блуждающий нерв отделяется от сонной артерии, но не электродов манжеты не размещается вокруг нерв).

4. Слуховые Страх Кондиционер

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол кондиционирования страх более интенсивным, чем большинство, потому что 21 Цель этих экспериментов заключается в повышении вымирания. С мягким страх кондиционирования, которая легко гасится, эффект пол может скрыть это улучшение.

  1. Дома животных на 12 ч свет / темнота цикла при свободном доступе к пище и воде. Ручка животных ежедневно в течение восстановления после операции.
  2. Настройте кондиционирования и тестирования аппарат, состоящий из оперантного поле размещается в звуковой ослабленных камеры (рис 2С). Оперантный коробка имеет прозрачные пластиковые стенки, 20 х 20 х 20 см, и имеет сетку из нержавеющей стали пол, который соединен с генератором футов ударным нагрузкам. Используйте белый дом-свет, чтобы осветить камеру для записи видео. Используйте 9 кГц, 85 дБ SPL тон как условного раздражителя.
  3. Запись поведение с помощью цифровой камеры, расположенной внутри камеры, над оперантного поле. Просмотр и контролировать сессию на компьютере, расположенном за пределами поведения комнату. Сохранить видео для последующего анализа.
  4. Протрите камеры с 70% этанола до и после каждой сессии, чтобы устранить обонятельные сигналы.
  5. Страх состояние крыс в течение 2 дней (рис 3а). Убедитесь, что крысы несожалению боится тон, представляя 5 тонн (9 кГц, 85 дБ, 30 сек) в первый день. Убедитесь, что уровни морозильные незначительны.
    1. Следуйте начальные представления тон с 8 тон-Footshock (1 сек, 0,5 мА) пар на каждом из 2 дней подряд. Повторите тон Footshock сопряжений снова на второй день. Вары Интер-стимул-интервал (ISI) между 2 и 4 мин, в среднем 3 мин для каждого суда. Случайный точку, в которой ударная происходит в течение тона.
  6. На третий день, проверить на прочность тон / ударной ассоциации. Играть 4 тона с ISI 3, 4 или 5 мин (4 мин в среднем) в отсутствие footshocks и записывать замерзания поведение животных во время презентации тон и в межсессионный период, стимулирования интервалов как меры условной реакции страха (CFR),.
  7. На 4-й день, начинают обучение с экстинкции ВНС или Шам ВНС.
    1. Подключите крыс в стимулятора, вставив штекеры от stimulatoг во входной стимуляции сайте. Место животных в камере (Фигура 2А, 2В). Установите стимулятор до 0,4 мА, 500 мкс ширина импульса на 30 Гц. Установка стимуляции общей продолжительностью 30,15 сек, начиная 150 мс до начала тона. Играть животным 4 тона (как в шаге 4.6) и пару каждый тон презентации с ВНС или Шам ВНС.
  8. Периодически проверяйте электрическую целостность манжеты и ввода сайта с помощью осциллографа.
    1. Подключите животное, как нормальный и разделить вывод из стимулятора к осциллографа.
    2. Установите диапазон на экране осциллографа как -20 до +20 V V и запустить стимуляцию. Форма сигнала 30 Гц стимуляции должна быть видна на экране осциллографа. Стимуляции, превышающие 10 V в размере указывают на высокую сопротивление и неправильно функционирующего манжеты или соединения на входе стимуляция сайта.
  9. Для оценки влияния ВНС на вымирание обучения запустить второй тест CFR (как в шаге 4.6)на день 5. Запись время, проведенное во время замораживания тон выступлений и сравнить с исходным замораживания записанной во время первого испытания CFR (шаг 4.6).
  10. Проанализируйте видео, используя независимый наблюдатель, который слеп к условиям лечения. Измерьте время, затраченное замерзания тон выступлений с использованием секундомера. Замораживание определяется как полной неподвижности, в течение которого крысы проявляет учащенное дыхание, опущенной головой, и распространять лапы 22. Анализ поведения замерзания может быть разделена на две фазы: во тона презентации и в течение интервала между стимула.

5. В Vivo записи вызвала потенциалов поля

Примечание: Этот шаг не является обязательным. Вызванные потенциалы поля (ЭБП) записываются 24 часа после испытаний по восстановлению (день 5) изофлурановой-наркозом крыс, установленных в стереотаксической аппарат, следующих стандартных процедур 23,24.

  1. Сбор и стерилизовать все инструменты.
  2. Вызвать анестезии с изофлуран (5% в 100% кислорода, расход 1л / мин) в прозрачной пластиковой камере. Оценить глубину анестезии плоскости мониторинга вокализации животного и тянущей рефлексы в ответ на носок и / или хвоста щипать. Используйте минеральное масло или мазь для глаз, чтобы защитить глаза.
  3. Вводите 0,05 мл подкожно marcaine на верхней части головы и позволяют болюсное разойтись. Используйте скальпель и кровоостанавливающих удалить headcap из черепа. Используйте как можно меньше силы, как это возможно, чтобы избежать затемнения брегмы.
  4. Место животное в стереотаксической инструмента. Используйте скальпель, чтобы расширить разрез, чтобы выставить как лямбда и брегмы. Поддержание обезболивающий самолет с изофлуран (3% в 100% кислорода, расход 1 л / мин) через головная часть.
  5. Просверлите отверстия в над infralimbic префронтальной коре (IL) и базолатеральную миндалины (BLA) черепа. Опустите стекло микроэлектродов (2М KCl; 1-2 МОм сопротивления) в BLA (D / V: 7.2, / P: 2.7, M / L: 4.9 из темени) и стимулирующимионный электрод в области IL средней префронтальной коры (D / V: 4,6, / Р: 3,0 М / л: 0,7 от темени) (фиг.4А).
  6. Стимулировать IL вызвать ЭБП в BLA. Данные, приведенные на рисунке 4 был приобретен со следующими настройками: стимуляция импульса 0,3 мсек, используя интенсивность стимуляции, что соответствовало 40% от минимальной силы тока, что вызвало максимальный отклик поля (на основе ввода-вывода кривой, определенной до Коллекция исходных данных), выступил каждые 15 сек.
  7. Сбор исходных данных для минимум 10 - 15 минут до индукции синаптической пластичности.
    Примечание: Этот протокол используется, чтобы вызвать синаптическую пластичность будет меняться в зависимости от требований экспериментов и должны быть тщательно подобраны каждого экспериментатора. Данные на рисунке 4C показывает изменения в EFP следующей 3 очередей 100 импульсов на частоте 50 Гц (2 сек), с 20 сек взаимосвязанных взрыв интервалы при минимальном силы тока, которые вызываютD максимальной реакции поле.
  8. Измерить амплитуду EFP как разность между средним мс окна 5 до стимуляции артефакт и среднего окна 5 мс около 20 - 25 мс после стимуляции артефакт, соответствующий отрицательному пику потенциала поля. Нормализация данных в исходном уровне и установить среднем 10 мин базовой 100%. Используйте усредненные EFP амплитуды другого периода 10 мин после индукции пластичности (например, 40 - 50 мин после индукции) для оценки долгосрочных изменений в амплитуде EFP.
  9. После окончания записи обезглавить наркозом животное и извлечь мозг. Подготовка ткани для гистологического подтверждения размещения электродов.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

В этом разделе приведены примеры результатов, которые могут быть получены с помощью ВНС в сочетании с вымиранию обучения, чтобы уменьшить выражение условной реакции страха у крыс. Для Дни 1 и 2 (слуховой Страх кондиционирования), крысы обучались на слуховой задачи страх кондиционирования, в которых были footshocks паре с тоном. На 3-й день (Pre Лечение тест), тоны были представлены в отсутствие footshocks для измерения уровня замораживания и вывести приобретение отклика кондиционером страх. На 4-й день (обработка) крыса...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Мы представляем здесь протокол, который используется для облегчения вымирание условного страха во время одного сеанса воздействия условного киев 19 и модулировать пластичность в пути между infralimbic коры и миндалины базолатеральную, которые могут опосредовать вымирание обучения 20. Важным шагом для успеха этого протокола является собственно поставка ВНС во исчезновения обучения. Таким образом, особое внимание должно быть уделено строительству манжеты электродов и размещения манжеты вокруг блуждаю...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

У авторов нет конкурирующих интересов или конфликтов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным институтом психического здоровья MH 086960-01A1 (Christa K. McIntyre).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Спирт
АтропинФишерА0132-5Г
БетадинГенри Шейн69066950
Перекись водорода CVS209478
КетаминГенри Шейн 1129300
МаркаинГенри Шейн6312615
минеральное маслоCVS152355
неоспоринCVS629451
кислородHome Depot304179
пеннициллиномFisherPENNA-10MU
Домашнеепропана304182
ксилазиномHenry Schein4019308
Tools
Ювелирные изделия ГорелкаSmith Equipment23-1001D
Швейная иглаWalgreens441831
#5 Щипцы (2)Fine Science Tools11254-20
ПаяльникHome Depot 
AmScope SM-4TX-144A 3.5X-45X Печатная плата Стрела Стереомикроскоп + 144 светодиодаAmScopeSM-4TX-144A
Helping HandsA-M Systems 726200
Держатель лезвия скальпеляFine Science Tools10003-12
Металлический напильникHome Depot6601
ЛинейкаHome Deopt202035324
изогнутый гемостат...Fine Science Tools130009-12
Тонкие ножницыFine Science Tools14058-09
ШпательFine Science Tools
Маленькая отверткаHome Depot646507
Магнитный фиксатор Система втягиванияFine Science Tools18200-04, 18200-01, 18200-05
ГрелкаWalgreens30294
КусачкиWalgreens277966
SharpieСкобы125328
Кольцевые щипцыИнструменты для тонкой науки11103-09
Пользовательские инструменты для микропипетки из стекла (J-образные и прямые) - Боросиликатное стеклоИнструмент СаттераB150-110-10
Щипцы АдсонаИнструменты для тонкой науки11006-12
Манжеты
трубкиBraintree Scientific IncMRE-065
Платиновая иридиевая проволокаMedwire10IR9/49T
Золотые штифтыMill-Max1001-0-15-15-30-27-04-0
Шовная нитьSchein100-5797
22 G иглыFisher 14-815-525
Бумажная лентаFisher 03-411-602
Склад пайки327793
Флюс Home Depot300142
Лезвие для скальпеля, 10 или 15штуцеров52173-10
Силастическая лабораторная трубка .51 мм ID x .94 мм ODFisher 508-002
Соединительные элементы насадочных колпачков
(наружные)Omnetics Connector CorporationA25001-004
Наконечники головных колпачков (женские)Omnetics Connector CorporationA24001-004
Соски стоматологические акриловые, жидкие и порошковыеA-M системы525000, 526000
26 калибра Твердые медныескобки1016882  
Хирургические
костные винтыStoelting+CB33:C6151457
Лезвия для скальпеля, 10 или 15Stoelting52173-10
1 мл шприцыFisher14-826-261
22 G ИглыFisher 14-815-525
27 G ИглыFisher14-826-48
2" x 2" МарляFisher22-362-178
ТампоныFisher19-120-472
Подушечки для щенковPetCo1310747
Kim WipesFisher06-666-A
Камера и поведенческая установка 
Металлический передний нижний шкаф Husky (30WX19DX34H)Home Depot100607961
Quiet Barrier­ Звукоизоляционный материал HD (лист) (PSA)soundproofcow.com10203041
гофрированная акустическая пенопластовая панельsoundproofcow.com10432400
изолированный импульсный стимулятор модели 2100A-M Systems720000
цифровая камера - веб-камера Logitech C210LogitechB003LVZO88
MatLabMathworks.com
Синометр 10 МГц Одноканальный осциллографСинометрCQ5010C
OxyLED T-01 DIY Наклеиваемый везде 4-светодиодный сенсорный приборOXYLEDB00GD8OKY0
5 кОм потенциометрAlpha ElectronicsB00CTWDHIO
Extech 407730 Цифровой шумомер от 40 до 130 децибел ИнструментыExtechB000EWY67W
DSCK-C Двойной выход, скремблированный шокерKinder Scientific Co
хранилище203525863 Henry

Ссылки

  1. Quirk, G. J., Mueller, D. Neural mechanisms of extinction learning and retrieval. Neuropsychopharmacol. 33 (1), 56-72 (1038).
  2. Milad, M. R., Orr, S. P., Lasko, N. B., Chang, Y., Rauch, S. L., Pitman, R. K. Presence and acquired origin of reduced recall for fear extinction in PTSD: results of a twin study. J Psychiat Res. 42 (7), 515-520 (2008).
  3. Jovanovic, T., Norrholm, S. D., Blanding, N. Q., Davis, M., Duncan, E., Bradley, B., Ressler, K. J. Impaired fear inhibition is a biomarker of PTSD but not depression. Depress Anxiety. 27 (3), 244-251 (2010).
  4. Norrholm, S. D., et al. Fear extinction in traumatized civilians with posttraumatic stress disorder: relation to symptom severity. Biol Psychiat. 69 (6), 556-563 (2011).
  5. Phelps, E. A., LeDoux, J. E. Contributions of the amygdala to emotion processing: from animal models to human behavior. Neuron. 48 (2), 175-187 (2005).
  6. Pape, H. C., Paré, D. Plastic synaptic networks of the amygdala for the acquisition, expression, and extinction of conditioned fear. Physiol Rev. 90 (2), 419-463 (2010).
  7. Engineer, N. D., et al. Reversing pathological neural activity using targeted plasticity. Nature. 470 (7332), 101-104 (2011).
  8. Porter, B. A., et al. Repeatedly pairing vagus nerve stimulation with a movement reorganizes primary motor cortex. Cereb Cortex. 22 (10), 2365-2374 (2012).
  9. Hays, S. A., et al. Vagus nerve stimulation during rehabilitative training improves functional recovery after intracerebral hemorrhage. Stroke. 45, 3097-3100 (2014).
  10. Khodaparast, N., et al. Vagus nerve stimulation delivered during motor rehabilitation improves recovery in a rat model of stroke. Neurorehab Neural Re. 28 (7), 698-706 (2014).
  11. Clark, K. B., Krahl, S. E., Smith, D. C., Jensen, R. A. Post‐training unilateral vagal stimulation enhances retention performance in the rat. Neurobiol Learn Mem. 63 (3), 213-216 (1995).
  12. Clark, K. B., Smith, D. C., Hassert, D. L., Browning, R. A., Naritoku, D. K., Jensen, R. A. Posttraining electrical stimulation of vagal afferents with concomitant vagal efferent inactivation enhances memory storage processes in the rat. Neurobiol Learn Mem. 70 (3), 364-373 (1998).
  13. Clark, K. B., Naritoku, D. K., Smith, D. C., Browning, R. A., Jensen, R. A. Enhanced recognition memory following vagus nerve stimulation in human subjects. Nat. Neurosci. 2, 94-98 (1999).
  14. McGaugh, J. L. amygdala modulates the consolidation of memories of emotionally arousing experiences. Annu Rev Neurosci. 27, 1-28 (2004).
  15. McGaugh, J. L., Roozendaal, B. Role of adrenal stress hormones in forming lasting memories in the brain. Curr Opin Neurobiol. 12, 205-210 (2002).
  16. Miyashita, T., Williams, C. L. Epinephrine administration increases neural impulses propagated along the vagus nerve: Role of peripheral beta-adrenergic receptors. Neurobiol Learn Mem. 85 (2), 116-124 (2006).
  17. Williams, C. L., Men, D., Clayton, E. C., Gold, P. E. Norephinephrine release in the amygdala after systemic injection of epinephrine or escapable footshock: contribution of the nucleus of the solitary tract. Behavioral Neurosci. 112 (6), 1414-1422 (1998).
  18. Liang, K. C., Juler, R. G., McGaugh, J. L. Modulating effects of post-training epinephrine on memory: involvement of the amygdala noradrenergic system. Brain Res. 368 (1), 125-133 (1986).
  19. Peña, D. F., Engineer, N. D., McIntyre, C. K. Rapid remission of conditioned fear expression with extinction training paired with vagus nerve stimulation. Biol Psychiat. 73 (11), 1071-1077 (2013).
  20. Peña, D. F., Childs, J. E., Willett, S., Vital, A., McIntyre, C. K., Kroener, S. Vagus nerve stimulation enhances extinction of conditioned fear and modulates plasticity in the pathway from the ventromedial prefrontal cortex to the amygdala. Front Behav Neurosci. 8 (327), (2014).
  21. Maren, S. Overtraining does not mitigate contextual fear conditioning deficits produced by neurotoxic lesions of the basolateral amygdala. J Neurosci. 18 (8), 3088-3097 (1998).
  22. Blanchard, R. J., Blanchard, D. C. Crouching as an index of fear. J Comp Physiol Psych. 67 (3), 370-375 (1969).
  23. Maroun, M. Stress reverses plasticity in the pathway projecting from the ventromedial prefrontal cortex to the basolateral amygdala. Eur J Neurosci. 24 (10), 2917-2922 (2006).
  24. Moussawi, K., et al. N-Acetylcysteine reverses cocaine-induced metaplasticity. Nat Neurosci. 12, 182-189 (2009).
  25. Paintal, A. S. Vagal sensory receptors and their reflex effects. Physiol. Rev. 53 (1), 159-227 (1973).
  26. Aalbers, M., Vles, J., Klinkenberg, S., Hoogland, G., Majoie, M., Rijkers, K. Animal models for vagus nerve stimulation in epilepsy. Exp Neurol. 230 (2), 167-175 (2011).
  27. Ricardo, J. A., Koh, E. T. Anatomical evidence of direct projections from the nucleus of the solitary tract to the hypothalamus, amygdala, and other forebrain structures in the rat. Brain Res. 153, 1-26 (1978).
  28. Takigawa, M., Mogenson, G. J. A study of inputs to antidromically identified neurons of the locus coeruleus. Brain Res. 135 (2), 217-230 (1977).
  29. Groves, D. A., Bowman, E. M., Brown, V. J. Recordings from the rat locus coeruleus during acute vagal nerve stimulation in the anaesthetised rat. Neurosci Lett. 379 (3), 174-179 (2005).
  30. Manta, S., Dong, J., Debonnel, G., Blier, P. Enhancement of the function of rat serotonin and norepinephrine neurons by sustained vagus nerve stimulation. J Psychiatr Neurosci. 34 (4), 272-280 (2009).
  31. Manta, S., El Mansari, M., Debonnel, G., Blier, P. Electrophysiological and neurochemical effects of long-term vagus nerve stimulation on the rat monoaminergic systems. Int J Neuropsychoph. 16 (2), 459-470 (2013).
  32. Dorr, A. E., Debonnel, G. Effect of vagus nerve stimulation on serotonergic and noradrenergic transmission. J Pharmacol Exp Ther. 318, 890-898 (2006).
  33. Follesa, P., et al. Vagus nerve stimulation increases norepinephrine concentration and the gene expression of BDNF and bFGF in the rat brain. Brain Res. 1179 (7), 28-34 (2007).
  34. Biggio, F., et al. Chronic vagus nerve stimulation induces neuronal plasticity in the rat hippocampus. Int J Neuropsychoph. 12 (9), 1209-1221 (1017).
  35. Nichols, J. A., Nichols, A. R., Smirnakis, S. M., Engineer, N. D., Kilgard, M. P., Atzori, M. Vagus nerve stimulation modulates cortical synchrony and excitability through the activation of muscarinic receptors. Neuroscience. 189, 207-214 (2011).
  36. Peters, J., Kalivas, P. W., Quirk, G. J. Extinction circuits for fear and addiction overlap in prefrontal cortex. Learn Memory. 16, 279-288 (2009).
  37. Ji, J., Maren, S. Hippocampal involvement in contextual modulation of fear extinction. Hippocampus. 17 (9), 749-758 (2007).
  38. Roosevelt, R. W., Smith, D. C., Clough, R. W., Jensen, R. A., Browning, R. A. Increased extracellular concentrations of norepinephrine in cortex and hippocampus following vagus nerve stimulation in the rat. Brain Res. 1119 (1), 124-132 (2006).
  39. Hassert, D. L., Miyashita, T., Williams, C. L. The effects of peripheral vagal nerve stimulation at a memory-modulating intensity on norepinephrine output in the basolateral amygdala. Behav Neurosci. 118 (1), 79-88 (2004).
  40. Ura, H., et al. Vagus nerve stimulation induced long-lasting enhancement of synaptic transmission and decreased granule cell discharge in the hippocampal dentate gyrus of urethane-anesthetized rats. Brain Res. 1492, 63-71 (2013).
  41. Zuo, Y., Smith, D. C., Jensen, R. A. Vagus nerve stimulation potentiates hippocampal LTP in freely-moving rats. Physiol Behav. 90 (4), 583-589 (2007).
  42. Shen, H., Fuchino, Y., Miyamoto, D., Nomura, H., Matsuki, N. Vagus nerve stimulation enhances perforant path-CA3 synaptic transmission via the activation of β-adrenergic receptors and the locus coeruleus. Int J Neuropsychophl. 15 (4), 523-530 (2012).
  43. Fibiger, H. C., Mason, S. T. The effects of dorsal bundle injections of 6-hydroxydopamine on avoidance responding in rats. Bitr J Pharmacol. 64 (4), 601-605 (1978).
  44. Mason, S. T. Fibiger H.C. 6-OHDA lesion of the dorsal noradrenergic bundle alters extinction of passive avoidance. Brain Res. 152, 209-214 (1978).
  45. McGaugh, J. L. Memory consolidation and the amygdala: a systems perspective. Trends Neurosci. 25 (9), 456-461 (2002).
  46. LaLumiere, R. T., Niehoff, K. E., Kalivas, P. W. The infralimbic cortex regulates the consolidation of extinction after cocaine self-administration. Learn Memory. 17, 168-175 (2010).
  47. Mueller, D., Cahill, S. P. Noradrenergic modulation of extinction learning and exposure therapy. Behav Brain Res. 208 (1), 1-11 (2010).
  48. Smith, R. J., Aston-Jones, G. α(2) Adrenergic and imidazoline receptor agonists prevent cue-induced cocaine seeking. Biol Psychiat. 70 (8), 712-719 (2011).
  49. Buffalari, D. M., Baldwin, C. K., See, R. E. Treatment of cocaine withdrawal anxiety with guanfacine: relationships to cocaine intake and reinstatement of cocaine seeking in rats. Psychopharmacol. (Berl). 223 (2), 179-190 (2012).
  50. De Ridder, D., Vanneste, S., Engineer, N. D., Kilgard, M. P. Safety and efficacy of vagus nerve stimulation paired with tones for the treatment of tinnitus: a case series). Neuromodulation. 17 (2), 170-179 (2014).
  51. Hays, S. A., et al. The timing and amount of vagus nerve stimulation during rehabilitative training affect poststroke recovery of forelimb strength. Neuroreport. 25, 676-682 (2014).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи